人体工程学尺寸与家具设计

目录：

人体与家具—斜作业面

人体与家具—坐立交替式作业

人体与家具—坐姿作业

人体与家具—站立作业

人体与家具—工作面的高度

人体与家具—斜作业面

作业时，人的视觉注意区域决定头的姿势。头的姿势要舒服，视线与水平线的夹焦应在图3-5所规定的范围内。坐姿时，此夹角为32°～44°，站姿时为23°～34°。由于视线倾斜的角度包括头的倾斜和眼球转动两个角度，实际头倾斜角度为站立8°～22°，坐姿17°～29°。

实际工作中，头的姿势很难保持在图中所示的范围内，如最常见的在写字台上读写书画，头的倾角就超过了舒服的范围(即8°～22°)，因此出现了桌面或者作业面倾斜的设计。此时人的头和躯体的姿势受作业面高度和倾斜角度两个因素曲影响。图中的绘图桌都是已经批量生产的产品。研究者根据人的作业姿势，选出、4张设计好的和4张设计差的绘图桌进行比较，通过测量发现如下结果：

(1)设计好的，躯体弯曲为7°～9°；

(2)设计差的，躯体弯醢为19°～42°；

(3)设计好的，头的倾角为29°～33°；

(4)设计差的，头的倾角为30°～36°。

特别是当水平作业面过低时，由于头的倾角不可能过多超过30°，人不得不增加躯体的弯曲程度。因此，绘图桌的设计应注意以下几条要求：

(l)高度和倾斜度都可调；

(2)桌面前缘的高度应在65～130cm内可调；

(3)桌面倾斜度应在0°～75°内可调。

对学生使用课桌时的姿势的研究已经发现，躯体倾斜(第12节胸椎与眼睛的连线同水平面之词的夹角)程度与桌面倾斜有关系：

(1)水平桌面：35°～45°；

(2)倾斜12°桌面：37°～48°；

(3)倾斜24°桌面：40°～50°。

可见，倾斜桌面有利于保持躯体自然姿势，避免弯曲过度。另外，肌电图和个体主观感受测量都证明了倾斜桌面的优越性，倾斜桌面还有利于视觉活动。但桌面斜了，放东西就困难，这一点设计时亦应予以考虑。

从适应性而言，可调工作台是理想的人体工程学的设计。在轻负荷作业条件下，不同身高的人应采用的调节高度。

调节操作人员肘部的离地高度。如果操作人员是坐着工作的，调节坐椅的高度。如果操作人员是站立工作的，可在脚下设置不同高度的踏脚板或铺设不同张数的地毯，以调节高度。

人体与家具—坐立交替式作业

这是指工作者在作业区内，既可坐也可站立。重要的和需要经常注意的视觉工作必须设计在舒服的视线范围内，从而避免由于头的姿势不自然而引起的颈部肌肉痛疼。

可坐立交替地工作。这种工作方式很符合生理学和矫形学(研究人体，尤其是儿童骨胳系统变形的学科）的观点。坐姿解除了站立时人的下肢肌肉负荷，而站立时可以放松坐姿引起的肌肉紧张，坐与站各导致不同肌肉的疲劳和肌疼，所以坐立之间的交替可以解除部分肌肉的：负荷，坐立交替还可使脊椎中的椎间盘获得营养。

是一个坐立交替式作业的机床设计。有关尺寸如下：

(1)膝活动空间：30cmx65cm

(2)作业面－椅面：30-60cm

(3)作业面：100～120cm；

(4)座椅可调范围，80～lOOcm。

另外，坐立交替设计还很适合需频繁坐立的工作。例如美国UPS邮政车司机的座椅就比一般汽车司机的座椅高，它可以坐立交替，从而大大减轻了频繁坐立的劳动强度。

人体与家具—坐姿作业

对于一般的坐姿作业，作业面的高度仍在肘高（坐姿）以下5-10cm比较合适。同样，在精密作业中，视觉距离决定了人的作业姿势。

打字随着中文计算机的发展，打字工作越来越多。打字时的作业面高度决定于打字机的键盘高度。然而，降低工作台的高度受到腿所必需的空间的限制。最低的工作台高度可由以下公式求得：

式中:LH=K+R+T

IH——最低工作台高度；

K——膑骨上缘高(坐姿)；

R——活动空隙，男性为5cm，女性为7cm；

T——工作台面厚度。

办公室工作，由于受到视觉距离和手的较精密工作(如书写、打字等)的要求，一般办公桌的高度都应在肘高以上。办公桌的高度是否合适，还取决于另外两个因素：椅面与桌面的距离和桌下腿的活动空间。前者影响人腰部姿势，后者决定腿是否舒服。

一般而言，办公桌应按身材较大的人的人体尺寸设计，这是因为身材小的人可以加高椅面和使用垫脚台。而身材较大的人使用低办公桌就会导致腰腿的疲劳和不舒服。

设计办公桌时应保证办公人员有足够的腿的活动空间。因为，腿能适当移动或交叉对血液循环是有利的。抽屉应在办公人员两边，而不应在桌子中间，以免影响腿的活动。

人体与家具—站立作业

工作面是指作业时手的活动面。工作面可以是工作台的台面，也可以是主要作业区域。工作面的高度决定于作业时手的活动面的高度，例如绣花时，绣面的高度。站立工作时，工作面的高度决定了人的作业姿势。工作面过高，人不得不抬肩作业，可引起肩胛颈部等部位疼痛性肌肉痉挛。工作面太低，迫使人弯腰弯背，引起腰痛。站立作业的最佳工作面高度为肘高以下5～lOcm。男性的平均肘高约为105cm，女性约为98cm。因此，按人体尺寸考虑，男性的最佳作业面高度为95～100cm，

女性的最佳作业面高度为88～93cm。作业性质也可影响作业面高度的设计。

．对于精密作业(例如绘图)，作业面应上升到肘高以上5～10cm，以适应眼睛的观察距离。同时，给肘关节部一定支承，以减轻背部肌肉的静态负荷。

2.对于工作台，如果白面还要放置工具、材料等，台面高度应降到肘高以下10~15mm.

3.若作业体力强度高，例如需要借助身体的重量（木工、柴瓦工），作业面应降到肘高以下15~40cm。对于不同的作业性质，设计者必须具体分析其特点，以确定最佳作业面高度。

面应按身体较高的人设计，身体较矮的人可使用垫脚台。作业面与身高的关系见图.

人体与家具—工作面的高度

作业区设计主要依据人体尺寸的测量数据，而作业性质、生理和心理诸因素也会影响作业区的设计。工作面的高度是决定人工作时身体姿势的重要因素。不正确的工作面高度将影响着工人的姿势，引起身体的歪曲，以致腰酸背痛。不论是坐着工作还是站立工作，都存在着一个最佳工作面高度的问题。这里需要强调，工作面高度不等于桌面高度，因为工作物件本身是有高度的。例如，打字机的键盘高度，一般有25～50mm。不考虑具体的工作人员，一概采用固定的工作面高度，这不是一项好的设计。

有人对烫衣板高度与工作人员生理方面的关系作了试验研究。实验中使用了人的能量消耗（KW）、心跳次数、呼吸次数等指标。多数受试验者呼吸情况稍有变化。还有人对不同高度的搁架作过试验研究。实验中使用了距地面以上100、300、500、700、1100、1300、1500和1700mm的不同搁架。实验结果表明，最佳的搁架高度是距地面1100mm，这个高度即为高出人体肘部150mm。受实验者使用这个高度的搁架能量消耗（KW）最小。其他一些人的类似实验都一致指出，当搁架高度低于肘部时，随着搁架高度的下降，人的能量消耗增加较快。这是由于人体自身的重量造成的。例如一个58kg体重的女工，搬运0.5g的罐头到高于肘部的搁架上，她必须举起0.5kg的罐头，1kg重的前臂，1.5kg重的上臂。为了搬动0.5kg的罐头到低于肘部的搁架上，需要不同程度地移动身体，则能量消耗增加很快。手臂的位置作业面的高度影响人的作业技能。一般认为，手在身前作业，肘部

自然放下；手臂内收呈直角时，作业速度最快，即这个作业面高度最有利于技能作业。但另一个对食品包装的研究结果与以上观点稍：有不同(图1-1)。由图可见。当手臂在身体两侧，外展角度为8°～23°，前臂内收平放在工作台上时，食品包装的作业效能最高，即包装速度快，质量好，而且人体消耗的能量也随之减少。如果座椅太低，上臂外展角度达45°时，肩部承受了身体的平衡重量，将导致肌肉疲劳，所以作业效能下降，人体能耗增加。

目前设计技能作业主要以速度和精确度为标准。但有些人体工程学专家认为还应考虑疲劳和“单调”两个因素。最佳的工作面高度是在人的肘下50mm，这个数值是根据生产效率和工作人员的生理情况两方面因素确定的。很早就有人研究后指出，工作面在肘下25～76mm是合适的。随后许多研究都证明了这一点。重要的结论是：

l.工作面高度应由人体肘部高度来确定，而不是由地面以上的高度来确定。由于不同人的肘部高度是不一样的，所以使用一个固定的数字来设计工作面高度显然是不合理的；

2.工作面的最佳高度略低于人的肘部。虽然不同的研究者提出了不同的肘下距离，但是一致的看法是工作面在人的肘下。有人提出工作面的高度是人体高度的60％，也有人认为工作面高度是人体高度的57％。曾对4062个人进行统计研究，人的肘部高度是人体高度的63％工作面的高度是决定人工作时的身体姿势的重要因素。工作面的高度设计按基本作业姿势可分为三类：站立作业、坐姿作业、交替式作业。